CN102509886B - 基站天线状态自动监控系统 - Google Patents

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肖斗
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Abstract

本发明公开了一种基站天线状态自动监控系统,其特征在于包括天线测量控制单元、数据传输终端、服务器,所述天线测量控制单元包括各天线的传感器、信号处理中心、电机驱动机构,所述数据传输终端装有用于识别天线测量控制单元的SIM卡,数据传输终端将采集的基站各天线状态数据,打包后通过GPRS通道传送到服务器,同时将服务器端下达的天线调节指令,转发到相应的基站天线测量控制单元用于远程控制调节天线;所述服务器用作基站天线监控终端和数据库终端,服务器安装数据库和监控软件,该服务器具备GPRS功能,能收发GPRS数据,通过英特网经GPRS通道与数据传输终端通信。本发明能自动监测和控制基站天线。

Description

基站天线状态自动监控系统
技术领域
[0001] 本发明涉及一种自动检测控制调整天线状态的系统。
背景技术
[0002] 移动通信基站天线状态是移动通信中重要的工程参数,其基本决定了无线信号的覆盖范围。因此必须在网络规划中设计合理的天线的状态参数,在工程建设中按规划方案准确实施,在日常维护中定期测量,在网络优化中按需调整。目前,国内各通信运营商对基站天线状态参数中方位角、俯仰角的测量和调整还都只是依靠人工方式,由具有登高作业资质的维护工人攀爬到铁塔或楼顶的天线平台上用简陋的水平尺和指北针进行测量;如果需要变更角度,则是通过松开螺丝再重新紧固螺丝的方法实施。另一方面,面包天线平面与设定的俯仰角平面之间的横滚角度应为0,否则移动通信天线发射信号将偏离预定范围,但是对天线面横滚角度的测量完全依靠人工目测,受人为因素较大。对各基站天线的经纬度、高度的管理也来源于人工测量,通常一个基站会有若干架天线,我们不难看出人工方式调整不仅不能进行统一管理还存在以下缺陷:
[0003] 1、依靠人工测量的方式不能实时准确掌握移动通信天线状态数据,不能为无线网络规划、优化提供及时准确的基础数据;
[0004] 2、问题发现周期长。移动通信天线状态参数需要人工现场测量,不能在第一时间发现由于对盗窃、人为破坏、违规操作及其他诸如大风、冰雹、撞击等意外原因导致的移动通信天线故障或异常变化;
[0005] 3、测量或调整需要的处理问题的时间周期长,效率低,尤其在实际生产过程中,难以满足特殊场景工作的需要,如高山站、偏远地区站,往返一次时间周期长、效费比差;部分移动通信基站地处居民区或物业协调困难的位置,移动人员不便于在现场进行维护;
[0006] 4、现有移动通信天线的角度一旦固定,覆盖范围就基本确定,难以针对话务分布需要进行优化调整;
[0007] 5、现有方式的测量和调整精度受人员素质、技能水平影响大;
[0008] 6、现有方式需人工攀爬,在高空作业,工作安全性差。
[0009] 鉴于上述原因,现有方式无法进行有效的监控移动通信天线角度,不但工作十分繁琐、工作量大、效率低、容易出错,而且很难应对目前网络的频繁调整,维护人员往往只能被动地、比用户晚发现问题,从而直接导致用户满意度的下降。因此,研发一种具有自动监控系统变得非常重要。
发明内容
[0010] 本发明的目的在于提供一种能自动检测控制调整天线状态的基站天线状态自动监控系统。
[0011] 本发明提供的这种基站天线状态自动监控系统,包括天线测量控制单元、数据传输终端、服务器,所述天线测量控制单元包括各天线的传感器、信号处理中心、驱动电机,所述传感器至少能采集天线的角度信号,信号处理中心用于处理传感器传输的信号并使驱动电机带动天线作调整,信号处理中心与数据传输终端之间通过R485总线通信;所述数据传输终端装有用于识别天线测量控制单元的SIM卡,数据传输终端将采集的基站各天线状态数据,打包后通过GPRS通道传送到服务器,同时将服务器端下达的天线调节指令,转发到相应的基站天线测量控制单元用于远程控制调节天线;所述服务器用作基站天线监控终端和数据库终端,服务器安装数据库和监控软件,该服务器具备GPRS功能,能收发GPRS数据,通过英特网经GPRS通道与数据传输终端通信。
[0012] 本发明系统对基站天线能起到如下作用:
[0013] 1、监测:可以自动监测所有基站的方位角、下倾角、横滚角、高度、经纬度。监测数据更新频率可达到5分钟更新一次。监测数据超出所设置角度时,启动报警功能。监测数据excel表格形式输出。支持基站经纬度、天线型号等其它天线状态信息输出;
[0014] 2、控制:调整天线的下倾角和方位角;
[0015] 3、远程监控:信道方式为GPRS通道,支持服务器放置在公网中或者放置在内网中。
[0016] 因此本发明系统对基站天线的监控与现有技术相比具有实时监测,控制调整及时准确,劳动强度低操作轻松之特点,操作人员只要在电脑前监视屏幕和操作即可得知天线的状态,如果天线需要调整,操作人员只需向电脑输入修正值,基站天线将作自动调整,工作效率非常高并且及时精准,避免了用户烦躁的等待。
附图说明
[0017] 图1是本发明的结构示意图。
[0018] 图2是数据的传输图。
具体实施方式
[0019] 从图1可以看出本实施方式中具有诸多基站,一个基站包括一台数据传输终端、若干天线测量控制单元。一个天线测量控制单元用于一架天线,在同一基站各天线测量控制单元用485总线串联在一起,一般可以级联12个,然后与数据传输终端连接。从图1中还可以看到这些基站可以经GPRS传输通道通过因特网由一个服务器监视和控制。服务器安装数据库和监控软件,并且通过IIS发布监控网页。客户只需一台能上网的电脑,在各地通过在浏览器上输入地址都能登陆后台进行相关操作。后台软件功能不仅有检测、控制的功能而且有定时任务、报警、历史数据查询、操作记录、管理权限等功能。同时包括天线参数呈现,天线参数设置,天线参数日志记录,天线数据导出,基站/天线属性信息导入,权限管理,天线参数核查管理,与网优平台数据对接等功能。
[0020] 服务器需具备GPRS功能,能够收发GPRS数据。GPRS的IP可能为动态,但硬件ID和MEI为固定的。当GPRS连接到服务器后,会主动上报自己的硬件IDUMEI及用户识别码,后台软件应该根据硬件ID和MEI建立起与GPRS的IP的对应关系。GPRS的连接数据最大65535,保证线程不溢出,GPRS安装在基站端,负责接收后台指令,向后台反馈参数数据等。所以通讯应该具备握手机制和校验机制,以保证数据通讯可靠。GPRS在有数据传输的情况下,不发送心跳包,在没有数据传输的情况下,会以一定的时间间隔发送心跳数据包,以保持与服务器的连接。后台服务器软件应该对GPRS的注册包和心跳包进行回复。
[0021] 数据传输终端与天线测量控制单元通信采用RS485接口,数据传输速率为9600bps。由于控制与测量单元所用的芯片都有一个全球唯一的芯片码,因此用这个芯片码作为控制测量单元的识别依据。
[0022] 图2示出了本发明的数据传输过程。天线的状态包括天线的方位角、下倾角、横滚角、基站天线所处经纬度、基站天线高度等。本发明能监测天线所有这些状态,并根据需要调整天线的方位角和下倾角。从图2可以看出本发明系统包括天线测量控制单元、数据传输终端、服务器,所述天线测量控制单元包括各天线的传感器、信号处理中心、电动伺服机构,其中信号处理中心包括A/D采集器、计算器、角度控制器,传感器采集的天线状态信号传输到A/D采集器进行A/D转换,利用计算器3进行角度补偿计算,计算后的数据进入角度控制器5由电机驱动机构6带动天线I的角度做出相关的实时补偿。电机驱动机构6采用直流电机加减速器机构,电机经减速器后可达到转速I转/min。速度缓慢,可使电机停止时不会存在惯性而需反复调整才能使角度调整准确。
[0023] 本发明系统的数据传输主要有以下三种实施方式:
[0024] 实施例一
[0025] 在天线I上,首先将天线I的实时数据(包括天线的方位角、俯仰角、横滚角数据、高度数据等)传输到采样器2中,进行相关的A/D采样,在采样后,利用计算部分3进行角度补偿计算,计算后的数据直接进入角度控制器5由电机驱动机构6带动天线I的角度做出相关的实时补偿。
[0026] 实施例二
[0027] 在天线I上,首先将天线I的实时数据(包括天线的方位角、俯仰角、横滚角数据)传输到采样器2中,进行相关的A/D采样,在采样后,利用计算部分3进行角度补偿计算,计算后的数据通过GPRS传输部分4传输后进入远端角度控制器5,再由远端角度控制器5控制驱动电机6带动天线I的角度做出相关的实时补偿。
[0028] 实施例三
[0029] 在天线I上,首先将天线I的实时数据(包括天线的方位角、俯仰角、横滚角数据)传输到采样器2中,进行相关的A/D采样,在采样后,利用计算部分3进行角度补偿计算,计算后的数据通过GPRS传输部分4传输后进入服务器远程监控中心7,由远程监控中心7进行相关数据的实时数据的记录,并计入分布式数据库8中,与数据库中的历史数据进行对t匕,并将比较结果通过其他数据接口 9反馈给工程端。
[0030] 关于天线状态检测和控制中的传感器:
[0031] 方位角的检测是基于磁感式和MEMS加速度传感器,由相互正交的三组磁感元件构成,三组磁感元件中一路磁传感器感应X方向的地磁分量Hex,一路感应Y分量Hey,另一路感应Z分量Hez。对某一固定地点来说,当罗盘Z轴在水平面转动时,因为地磁场分量的大小和方向都不会变化。但随着夹角的变化,在X,Y轴上的分量会有规律的变化,放置在X,Y轴上的磁感元件感应出来的电压(或电流)值的也随着变化,根据公式(I)就可计算出方位角α的具体值:
[0032]
Figure CN102509886BD00061
[0033] 考虑到反正切函数的值域0e丨0J80*】,则在0~360。范围内可用下式计算:
[0034]
Figure CN102509886BD00062
[0035] 上述为处于水平状态时的工作原理。然而,我们实际的情况是并非总处于水平状态,为了解决上述的问题,三个磁传感器和倾角传感器组成的测量部分中,根据倾角传感器测得俯仰和横滚,对应三轴向的磁场强度,通过坐标变换算出地磁的水平方向上的分量,就可以使用公式(2)计算方位角了。
[0036] 在上面所述情况中,对应的俯仰角β、横滚角中磁传感器测量X,Y,Z轴的地磁场强度分别为Hex,Hey, Hez.则对应的水平分量为:
[0037]
Figure CN102509886BD00063
[0038] 根据公式((3),(4)可以计算出水平分量HeX、Hey,可以根据公式((I)求出对应得方位角。如图1中所指示的方位角α为(X正方向为磁北)磁方向角,由于磁北极和地理北极存在磁偏角D,所以正北方向角f=e±i>。
[0039] 横滚角和下倾角的检测:采用重力加速度传感器实时采集,经过A/D转换后传递到MCU进行信号处理、温度补偿等。
[0040] 高度的检测:采用海拔高度传感器进行采集。
[0041] 由此实现了基站天线各种状态的信息采集。

Claims (6)

1.一种基站天线状态自动监控系统,其特征在于包括天线测量控制单元、数据传输终端、服务器,所述天线测量控制单元包括各天线的传感器、信号处理中心、电机驱动机构,所述传感器用于采集天线的角度信号和高度信号,信号处理中心用于处理传感器传输的信号并能驱动电机驱动机构带动天线进行角度调整,信号处理中心与数据传输终端之间通过R485总线通信;所述数据传输终端装有用于识别天线测量控制单元的SIM卡,数据传输终端将采集的基站各天线状态数据,打包后通过GPRS通道传送到服务器,同时将服务器端下达的天线调节指令,转发到相应的基站天线测量控制单元用于远程控制调节天线;所述服务器用作基站天线监控终端和数据库终端,服务器安装数据库和监控软件,该服务器具备GPRS功能,能收发GPRS数据,通过英特网经GPRS通道与数据传输终端通信,信号处理中心包括A / D采样器(2)、计算器(3)、角度控制器(5),A / D采样器(2)将采集的角度数据输入计算器(3)进行角度补偿计算,计算后的数据进入角度控制器(5),由驱动电机(6)带动天线作角度补偿。
2.根据权利要求1所述的基站天线状态自动监控系统,其特征在于数据传输终端至少有两个,一个数据传输终端通过R485至少级联两个天线测量控制单元。
3.根据权利要求1所述的基站天线状态自动监控系统,其特征在于该以天线测量控制单元芯片的芯片码作为天线测量控制单元的识别依据。
4.根据权利要求1所述的基站天线状态自动监控系统,其特征在于服务器装的监控软件能够检测、控制天线,并有定时任务、报警、历史数据查询、操作记录、管理权限,同时包括天线参数呈现、天线参数设置、天线参数日志记录、天线数据导出、基站及天线属性信息导入、权限管理、天线参数核查管理、与网优平台数据对接之功能。
5.根据权利要求1所述的基站天线状态自动监控系统,其特征在于所述传感器包括相互正交的三组磁传感器、倾角传感器、重力加速度传感器、海拔高度传感器。
6.根据权利要求1所述的基站天线状态自动监控系统,其特征在于所述计算器(3)进行角度补偿计算的数据通过GPRS传输后进入角度控制器(5)。
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